有关激光调制器的常见问题(FAQ)

有关激光调制器的常见问题(FAQ)

 

1. 强度、相位和通用调制器之间有什么区别?

有三种类型的激光调制器:

a) 强度调制器(P)- 根据偏振激光的幅度调制强度(功率 P)。强度调制器 (P) 根据激光的幅度改变强度。 强度调制器是一种通用激光调制器,内含一个输出偏振器。

b) 相位调制器 (PHAS) - 调制偏振激光的相位。相位调制器(PHAS)可改变线性偏振激光的相位。这意味着如果施加电压(半波或半周期的相移(如果施加半波电压)),穿过相位调制器的线性偏振光将缓速通过。

c) 通用调制器 - 调制偏振激光的偏振态或调制激光的相位。通用调制器可用于三种不同的操作模式:

     1) 通用调制器将把线性偏振光的偏振态从保持线性(未施加
电压)改变为圆形(施加四分之一波电压)再改变为线性但90°旋转(施加半波电压
)。如果客户在激光调制器输出后添加自己的偏振器,则该组合(通用激光
调制器 + 偏振器)将改变激光的强度,因此它会充当强度调制器。
      2) 如果四分之一波片位于通用调制器的输出端,则
线性偏振光的偏振面可以根据施加电压的不同而连续旋转。
     3) 如果用于不同的方向,通用调制器也可以改变线偏振激光的相位,
请参考LM13和LM 0202激光调制器手册。通用调制器可用于
极化和相位调制,但是,如果将通用调制器用于
相位调制,分别与纯相位调制器相比,使用通用调制器进行相位调制需要双倍
开关电压。

2. 我需要哪种激光调制器进行幅度(强度)调制?

对于幅度(强度)调制,您可以使用通用调制器 [参见1. c)] 或强度调制器 (P) [参见1. a)]。如要使用通用调制器进行幅度(强度)调制,您需要添加自己的偏振器。强度调制器 (P) 已经配备了合适的偏振器。

3. 我需要哪种激光调制器来调制偏振态或线性偏振旋转?


a) 对于偏振态调制(从线性通过椭圆到圆形再回到线性但旋转90°),您应该使用通用调制器 [参见1. c)]。
b) 对于线性极化的旋转,您应该使用通用调制器 [参见1. c)] 和通用调制器之后的附加四分之一波片 [参见1. c)]。

 

4. 我需要哪种激光调制器进行相位调制?

对于相位调制,您可以使用相位调制器 (PHAS) [参见 1. b)] 或通用调制器 [参见1. c)]。请注意:如果通用调制器用于相位调制,与纯相位调制器或通用调制器指定的半波电压相比,它将需要双倍开关电压,即对于半波相移,需要2倍更大的半波电压。

5. 特定波长下的开关电压是多少?
开关电压(例如四分之一或半波开关电压)与所使用的激光波长近似成线性比例。四分之一波开关电压是半波开关电压的50%。我们在激光调制器类型的典型波长下指定了我们的激光调制器(LM0202系列)的半波开关电压:

  • UV调制器在355nm时 - Ø1.5mm光圈为120V* / Ø3.5mm光圈为200V*
  • 可见光调制器在633nm时 - 3x3mm²光圈为210V / 5x5mm²光圈为350V
  • 红外光调制器在1064nm时 - 3x3mm²光圈为360V / 5x5mm²光圈为590V

* 对于某些激光调制器型号(例如UV或大功率版本),由于圆形光圈光阑,圆形光圈直径小于方形晶体光圈。

6. 如何计算特定波长的开关电压?

开关电压(例如四分之一或半波开关电压)几乎与所使用的激光波长成线性比例。我们指定了我们的激光调制器在典型波长下的半波开关电压。这可用于计算应用波长的开关电压。对于3x3mm²光圈,U1 = 210V,可见光调制器l1 = 633nm。第二波长l2 的开关电压U2将为:

U1/l1 = U2/l2
U2 = l2 * U1/l1

例如,如果您的应用的波长为l2 = 800nm,则开关电压 U2将为:

U2 = 800nm * 210V/633nm = 265V

7. 激光调制器是否显示压电振铃?

LINOS激光调制器的压电振铃效应较低,因为与普克尔斯盒相比,它使用了横向电场和相对较低的电压。与具有陡峭开关边沿的脉冲操作相比,使用正弦波形的操作将显示出较弱的压电振铃。另见问题13。

8. 激光调制器驱动器

激光调制器需要相当高的电压来实现半波电压调制或开关。请在下方查看一系列用于激光调制器的各种高压驱动器的供应商。操作激光调制器有两种常规选项:

  • 数字或脉冲调制(类似于开/关调制或开/关切换)和
  • 连续模拟调制(将模拟波形应用到调制器)。


a) 脉冲驱动器、开/关切换或数字调制 - 普克尔斯盒驱动器和脉冲放大器:

Qioptiq DIV20数字脉冲放大器 - 适合我们的大多数激光调制器:
http://www.qioptiq-shop.com/en/Precision-Optics/LINOS-Laser-Modulators-Pockels-Cells/LINOSLaser-Modulators/Digital-Pulse-Amplifier-DIV-20.html 

Behlke - 一组高压开关和电源:
http://www.behlke.com/separations/separation_d.htm
Kentech:http://kentech.co.uk/index.html?/pock_cell_drivers.html&2
Adamietz:https://www.elektronik-adamietz.de/produkte/pockels-cell-driver/
RPMC:https://www.rpmclasers.com/types/pockels-cell-driver/
Piezo Drive(压电驱动器): https://www.piezodrive.com/drivers/
OEM-Tech:https://www.oem-tech.by/catalog/embedded-pcd/


b) 模拟调制驱动器(我们不提供模拟电压放大器):

模拟电压放大器供应商:
http://www.trekinc.com/products/products_m.asp
http://www.matsusada.com/product/

高压放大器经销商:
http://www.hivolt.de/index.php?id=hvamplifiers&L=1


9. DIV20脉冲放大器支持哪些脉冲频率?

请参阅DIV20手册的图2(第9页),其中展示了DIV20驱动器在各种频率范围内支持的最大电压。典型的最大电压值为:

  • ≤1 MHz内为590 V
  • ≤2 MHz内为500 V
  • ≤5 MHz内为300 V
  • ≤15 MHz内为100 V

例如,对于高于5 MHz的频率,DIV20将不支持≥300 V的开关电压。请考虑激光调制器的最大半波电压。例如,在815 nm下使用的具有3x3 mm²光圈的LM0202的半波电压为270 V ± 10%。因此,应考虑300 V的最大开关电压。


10. 我需要哪个函数或波形发生器来触发DIV20脉冲放大器?

对于大多数应用,具有0 - 5V输出(用于生成TTL信号)和10 MHz或以上的典型脉冲频率的标准函数或波形发生器应该是合适的(最大频率应取决于所需的最大脉冲频率)。函数(或信号或波形)发生器可以是PC卡(通常为PCIe卡)或外部独立设备。通常DAC卡(AD/DA数据采集卡)有简单的TTL信号输出(或可配置的5V模拟电压输出),只要支持所需的开关频率就可以使用。
如果要生成随机脉冲,则需要任意波形发生器(DAC卡的可配置模拟输出也可能支持此功能,但请检查支持的频率)。

函数或波形发生器的选择范围很广,例如:

https://www.digikey.com/en/products/filter/equipment-functiongenerators/630?s=N4IgTCBcDaIO4EMBuBTAZgewE4FsAEA5igHYpYIAu2IAugL5A
https://uk.farnell.com/c/test-measurement/signal-generators-counters/arbitrary-function-pulsegenerators
https://www.ni.com/de-de/shop/hardware/products/pxi-waveform-generator.html

11. 我可以使用普克尔斯盒代替激光调制器吗?

通常,普克尔斯盒可用于连续调制激光的振幅或偏振态。然而,普克尔斯盒通常具有相当高(数个kV)的开关电压。如果需要连续调制幅度或偏振态,这将使驱动器变得昂贵。普克尔斯盒通常用作Q开关、脉冲限幅器或脉冲选择器。普克尔斯盒不是为相移设计的。

12. LM13和LM0202系列有何区别?

LINOS LM0202调制器系列以4个晶体排成一行(电容通常为C = 82pF),而我们的LM13调制器系列以2个晶体排成一行。LM13系列的容量通常仅为C = 46pF,但与LM0202调制器相比,它需要两倍的开关电压。
与LM0202调制器系列相比,LINOS LM13调制器系列更短。如果可用空间有限,它可能更适合。

13.  ADP和基于KD*P的激光调制器有什么区别?

ADP(磷酸二氢铵)和KD*P(氘代磷酸钾)都是电光晶体。与KD*P相比,ADP具有更少和更弱的压电振铃,但开关电压的温度相关变化更强。

14. 什么是消光比?如何测量?

消光比 (ER) 是光功率最大(施加电压为0V或触点电气接地)与最小(施加电压为半波电压)传输(Tmax和Tmin)之间的比率。消光比是通过放置在线性偏振连续波激光器输入和平行偏振器输出之间的激光调制器来测量的(方向平行于线性偏振激光束)。

ER = Tmax/Tmin

15. 贵公司提供谐振电路激光调制器吗?

我们所有的标准调制器都是宽带调制器。我们可以提供单独的正弦放大器,可用于与我们的调制器(尤其是我们的相位调制器PM-C-BB)形成谐振电路。最常见的应用是边带发生。

16. 如何为我的应用选择最合适的激光调制器?

请考虑您系统的以下参数,包括高压驱动器:


a) 调制器类型:您可以选择相位、强度或通用激光调制器。有关详细信息,请参阅问题1至4。
b) 波长: 我们提供在紫外光 (300-390纳米)、可见光 (400-850}纳米) 和红外光(650-1000纳米、700-950纳米或950-1100纳米)波长范围下工作的激光调制器。
c) 功率能力:根据您选择的波长,我们提供从0.1 W到20 W的激光功率能力。
d) 光圈:根据您的激光束尺寸,您可以选择3x3 mm²或5x5 mm²光圈调制器。一些UV和高功率调制器具有圆形Ø 1 mm和Ø 3 mm光圈光阑。
e) 激光束直径: 激光束直径应至少比光圈直径小2.5倍。因此,对于3x3 mm²光圈,最大光束直径为d1/e² ≤ 1.2 mm,对于a 5x5 mm²光圈则为d1/e² ≤ 2.0 mm。可以使用更大的光束直径,但会导致光束限幅。
f) 半波电压要求:根据问题5和6估算您的激光调制器所需的工作电压,并确保您的高压驱动器能够以所需的调制频率提供这种电压。请注意,最大电压不应超过800V。
g) 调制要求:确保激光调制器支持您需要的调制频率(<100 MHz时为3 dB,3 dB限制在100 MHz时是仅为50%的调制深度)和高压驱动器。如果您使用的是DIV20脉冲放大器,请参阅问题9。
h) 空间要求:如果您需要紧凑的激光器调制器(以更大的半波开关电压为代价),请参考我们的LM13系列。如果您需要具有较低半波电压的激光调制器,请参考我们的LM0202系列。有关更多详细信息,请参阅问题12。
i) 其他注意事项:消光(参见问题0)、传输(参见激光调制器规范)、压电振铃效应(参见问题7)、上升/下降时间等。


17. 如何选择合适的驱动器?

激光调制器驱动器的重要性能参数包括:
是否需要数字脉冲调制(类似于开/关调制或开/关切换)和/或连续模拟调制(参见问题8)

  • 最大高压(请检查所需的最大电压,参见问题5和6)
  • 调制或脉冲频率带宽和最大支持频率
  • 上升和下降时间(请参阅激光调制器和驱动器规范)
  • 驱动器的最大电容负载(LM13的典型电容为C = 46pF,LM0202的典型电容为C = 82pF)

18. 我可以使用激光调制器来旋转线偏振光的偏振面吗?

通用调制器适用于旋转线偏振光的偏振面(参见问题1)。如果四分之一波片位于通用调制器的输出端,则线偏振光的偏振面可以根据施加的电压连续旋转。

19. 我可以使用激光调制器缓慢或快速地打开/关闭激光强度吗?

强度调制器或通用调制器都适用于以高达MHz范围的频率和< 30ns(参见问题1)的上升时间来缓慢或快速地打开/关闭激光强度。

20. 我可以使用激光调制器来连续调制激光强度吗?

强度调制器或通用调制器都适用于连续调制频率高达MHz范围且上升时间< 30ns的激光强度(参见问题1)。

21. 我可以使用激光调制器来稳定相位吗?

是的,相位调制器适用于干涉测量或全息设置的相位稳定。施加到相位调制器的电压需要由PID放大器电路根据反馈信号进行控制。

22. 我是否需要根据激光束调整激光调制器?

是的,有必要根据激光束位置调整激光调制器的输入和输出光圈(即光轴),以实现最高的透射率和消光率。另外还可以通过调整激光调制器来减少或增加偏移电压。激光调制器位置的横向和角度调整对于以与激光束相关的最佳方式优化激光调制器的光轴和光圈位置,以确保最高的透射率和消光率非常重要。

23. 如何安装激光调制器?

我们建议使用LINOS目录中的两个“可调支架55 - M”(部件号G035904000)。这使得激光调制器的正确安装以及横向和角度调整成为可能。只要能够实现激光调制器的横向和角度调整,任何其他安装概念也可以是合适的。如果激光束可以相对于激光调制器的输入和输出光圈进行横向和角度调整,则也可以使用固定安装的激光调制器。这通常可以通过使用两个可调节的镜子来实现。激光调制器位置的横向和角度调整对于以与激光束相关的最佳方式优化激光调制器的光轴和光圈位置,
以确保最高的透射率和消光率非常重要。

24. 我可以采取哪些预防措施来确保延长激光调制器的使用寿命?

如果调制器长时间不使用(例如一整晚不使用),请确保没有施加电压。请不要直立存放激光调制器。我们的大多数激光调制器都填充有光学浸没液。如果激光调制器直立存放,则可能会在窗口和晶体之间形成小气泡。出于同样的原因,请不要将激光调制器安装在直立位置。